唐世剛 金愛武 蔡夢(mèng)蝶 魯賽陽 沈玉玉 沈 琴

（浙江麗水學(xué)院生態(tài)學(xué)院 浙江麗水 323000）

在森林群落中，林分胸高斷面積分布是林分結(jié)構(gòu)的基本規(guī)律之一，反應(yīng)了木材蓄積量和林分密度，是研究林木及其林種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。前人對(duì)單木生長(zhǎng)的胸高斷面積有了比較多的研究[1-4]，而關(guān)于毛竹的研究報(bào)道較少，施肥是毛竹林經(jīng)營(yíng)的主要措施之一，是林地補(bǔ)充養(yǎng)分的主要來源，為了獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，在經(jīng)營(yíng)中往往通過施肥以補(bǔ)充土壤養(yǎng)分，以充分發(fā)揮毛竹林地的生產(chǎn)力，而關(guān)于施肥對(duì)毛竹胸高斷面積影響的研究尚未見報(bào)導(dǎo)。因此，探討不同施肥條件下毛竹胸高斷面積的分布特點(diǎn)，可為毛竹可持續(xù)高效經(jīng)營(yíng)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

龍泉市位于浙江省西南部，北緯 28°04′，東經(jīng)119°07′，東西寬70.25 km，南北長(zhǎng)70.8 km，總面積3 059 km2，亞熱帶季風(fēng)氣候，自然資源豐富，林木蓄積量達(dá)1 018萬m3，森林覆蓋率達(dá)78.4%，是浙江省毛竹中心產(chǎn)區(qū)之一，竹林面積僅次于浙江安吉，居浙江省第二位，調(diào)查樣地位于龍泉市的山溪口村和小黃南村。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)4種處理：2003年至2007年每年5月施肥，連續(xù)施5年（處理A）；2004年和2006年每年5月施肥，共施2次（處理B）；2006年6月施肥，共施肥1次（處理C）、不施肥(CK)。施肥類型為毛竹專用復(fù)合肥，每種處理選取立地條件和竹林結(jié)構(gòu)一致的樣地3塊，樣地面積均為20 m×30 m，于2007年調(diào)查樣地的毛竹胸高斷面積。樣地土壤理化性質(zhì)見表1。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

胸高斷面積的累計(jì)頻率 F(S)，設(shè)頻率的增加量d F/dS正比于累計(jì)頻率并且受到最大頻率的限制[5-8]，那么頻率分布函數(shù)F的Logistic方程可以寫成:

式中，k、a、b為常數(shù)，S為胸高斷面積，F(xiàn)為相對(duì)累計(jì)頻率。Logitic方程采用Origin 7.5擬合[9-10]。

對(duì)Logistic方程進(jìn)行一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)，可得Logistic曲線分布的3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)[11-14]：

該3點(diǎn)對(duì)應(yīng)相應(yīng)的胸高斷面積，將Logistic曲線分成4段：第一段(0～t1)、第二段（t1～t2）、第三段（t2～t3）、第四段（t3～∞），計(jì)算出不同施肥處理下胸高斷面積分布情況的差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 施肥對(duì)胸高斷面積的影響

圖1為不同施肥條件下毛竹的平均胸高斷面積，從圖中可以看到，連續(xù)施肥可增加毛竹的胸高斷面積，與不施肥的對(duì)照相比，連續(xù)2～5年的施肥，使胸高斷面積增加了12.5%～14.5%（p＜0.05），而施肥1年后的胸高斷面積與對(duì)照沒有顯著差異（p＞0.05）。這說明隨著施肥年限的增加，毛竹胸高斷面積會(huì)持續(xù)增大，持續(xù)施肥增大毛竹胸高斷面積的效果更為明顯。

毛竹林土壤理化性質(zhì)與胸高斷面積的冗余分析結(jié)果顯示（圖2），毛竹的胸高斷面積和土壤的全氮含量呈負(fù)相關(guān)，從表1也可看出，與不施肥的對(duì)照處理相比，連續(xù)5年施肥后，土壤中全氮的含量下降了17%，這可能是因?yàn)檫B續(xù)向土壤中補(bǔ)充氮元素，提高了毛竹林的生產(chǎn)力，特別是出筍量的提高，而挖筍會(huì)帶走土壤中大量的氮元素。同時(shí)，連續(xù)施肥增加了毛竹的胸高斷面積，這在一定程度上也提高了毛竹對(duì)氮元素的吸收效率。毛竹的胸高斷面積和土壤的速效鉀含量呈正相關(guān)，而與有效磷的相關(guān)性較弱，其機(jī)理尚待進(jìn)一步探討。

圖2 土壤理化性質(zhì)與胸高斷面積的冗余分析（RDA）

圖1 不同施肥處理下毛竹胸高斷面積

2.2 施肥對(duì)胸高斷面積分布的影響

Logistic 曲線是一種常用曲線, 前人曾進(jìn)行過多方面的研究，Logistic方程一般用于植物的生長(zhǎng)或單一種群的增長(zhǎng)，用來描述生長(zhǎng)或增長(zhǎng)過程與時(shí)間的關(guān)系[15-18]，而用于毛竹胸高斷面積分布的研究相對(duì)較少，本文通過Logistic方程研究毛竹胸高斷面積的分布，這為毛竹胸高斷面積分布研究提供了另一種途徑。

從4種施肥類型的Logistic方程回歸擬合結(jié)果（表2）可以看出：無論施肥或不施肥處理的毛竹胸高斷面積分布均遵循Logistic分布，擬合系數(shù)R2＞0.99。總的來說，施肥的年限與參數(shù)a呈一定的負(fù)相關(guān)，但與參數(shù)b、k不存在明顯的相關(guān)性。

表2 不同處理下Logistic方程參數(shù)

施肥使毛竹胸高斷面積的分布有所變化，從表3可知，在連續(xù)5年施肥處理下，胸高斷面積在23.1～35.8 cm2（即t1～t3區(qū)間）的毛竹占總分株的55.7%，而胸高斷面積大于35.8 cm2的毛竹占總分株的24.24%；不施肥的對(duì)照處理，胸高斷面積在21.7～32.2 cm2（t1～t3區(qū)間）的毛竹占總分株的59.5%，大于32.2 cm2的毛竹占總分株的18.9%。說明施肥可有效提高毛竹林中胸高斷面積較大的毛竹比例。

表3 不同處理下Logistic方程4個(gè)區(qū)間比例（%）

3 小結(jié)

竹林土壤養(yǎng)分供應(yīng)不足會(huì)影響竹材、竹筍的產(chǎn)量和品質(zhì)，還會(huì)導(dǎo)致竹林開花大量枯死，因此，施肥是竹林（特別是筍用林）豐產(chǎn)培育的重要措施。結(jié)果表明：

（1）施肥可有效地增加毛竹的胸高斷面積，且隨著施肥年份的持續(xù)，這種效果更為明顯。

（2）毛竹的胸高斷面積與土壤的全氮含量呈負(fù)相關(guān)，與速效鉀含量呈正相關(guān)，而與有效磷的相關(guān)性較弱。

（3）施肥與不施肥條件下的毛竹胸高斷面積分布均符合Logistic方程，同時(shí)，持續(xù)的施肥管理還能增加大徑竹在毛竹林中所占的比例。

[1] 張守攻,唐守正,惠剛盈.單木生長(zhǎng)模型競(jìng)爭(zhēng)指標(biāo)的優(yōu)化算法[J].林業(yè)科學(xué)研究,1993,6(4):351-357.

[2] 盧軍.長(zhǎng)白山地區(qū)天然混交林單木生長(zhǎng)模型[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2005:1-48.

[3] 張守攻.單木生長(zhǎng)模型邊緣誤差的傳播規(guī)律[J].林業(yè)科學(xué)研究,1994,7(1):1-6.

[4] 孟憲宇.使用Weibull函數(shù)對(duì)樹高分布和直徑分布的研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1988,10(1):40-47.

[5] 惠剛盈,盛煒彤.林分直徑結(jié)構(gòu)模型的研究[J].林業(yè)科學(xué)研究,1995,8(2):127-131.

[6] 張連翔,劉學(xué)增.邏輯斯諦曲線上兩個(gè)重要特征點(diǎn)的分析及其應(yīng)用.河北林學(xué)院報(bào),1992,7(2):154-158.

[7] 張連翔,黃麗華,李杰.林木胸徑與材積的關(guān)系—Logistic衍生模型.東北林業(yè)大學(xué)報(bào),2001,29(2):99-101.

[8] 李秋元,孟德順.Logistic曲線的性質(zhì)及其在植物生長(zhǎng)分析中的應(yīng)用.西北林學(xué)院學(xué)報(bào),1993,8(3):81-86.

[9] 方安平,葉衛(wèi)平.Origin 7.5 科技繪圖及數(shù)據(jù)分析[M].北京:機(jī)械工程出版社, 2006.

[10] 周劍平.精通origin7.0[M].北京:北京航天航空大學(xué)出版社,2003.

[11] 崔黨群.Logistic曲線方程的解析與擬合優(yōu)度測(cè)驗(yàn)[J] 數(shù)理統(tǒng)計(jì)與管理,2005,24(1):112-115.

[12] 莫惠棟.Logistic方程及其應(yīng)用[J].江蘇農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),1983,4(2):53-57.

[13] 王振中,林孔勛.邏輯斯諦曲線K值的四點(diǎn)式平均值估計(jì)法[J].生態(tài)學(xué)報(bào),1987,7(3):193-197.

[14] 于強(qiáng),傅抱璞,姚克敏.包容生態(tài)因子的廣義Logistic模型[J].生態(tài)學(xué)報(bào),1996,16(3):289-294.

[15] 王壽松.單種群生長(zhǎng)的廣義Logistic模型[J].生態(tài)數(shù)學(xué)學(xué)報(bào),1990,5(1):21-25.

[16] 張貴,曹世恩.廣義Logist ic模型的推導(dǎo)及其應(yīng)用[J].中南林學(xué)院學(xué)報(bào),1993,19(1):48-51.

[17] 鄭郁善,洪偉,邱爾發(fā).毛竹出筍退筍規(guī)律的研究[J].林業(yè)科學(xué),1998,34(1):73-76.

[18] 劉永剛,馮 弦,劉云彩.思茅松人工林胸徑斷面積生長(zhǎng)特點(diǎn)與初始撫育間伐期的確定[J].西部林業(yè)科學(xué),2007,36(2):33-37.